En chimie, bivalent est un terme plus ancien pour divalent, signifiant un atome ou un ion avec une valence de deux. La valence fait référence au nombre de liaisons covalentes que l’atome ou l’ion peut former avec d’autres atomes. Les liaisons covalentes sont formées par le partage d’électrons dans la couche de valence la plus externe ou l’orbite d’un atome, de sorte qu’un atome ou un ion bivalent a, par définition, deux électrons de valence avec lesquels former des liaisons. Les anions et les cations bivalents – des ions avec des charges négatives et positives, respectivement – sont importants dans de nombreux systèmes biologiques, y compris le métabolisme humain.
Les électrons peuvent être visualisés en orbite autour du noyau d’un atome dans une série de couches, dont chacune ne peut contenir qu’un certain nombre d’électrons avant d’être remplie. Les coquilles les plus proches du noyau sont remplies en premier. Lorsque les atomes réagissent les uns avec les autres, ils ont tendance à se lier de manière à remplir leur enveloppe d’électrons la plus externe, ou valence. Dans presque tous les cas, une couche de valence complète se compose de huit électrons – la même configuration de valence que les éléments de la famille des gaz rares, la dernière colonne verticale du tableau périodique des éléments. La tendance des atomes à gagner ou à perdre des électrons d’autres atomes pour atteindre cet octet de valence stable est connue sous le nom de règle de l’octet.
Les éléments bivalents ont deux électrons de valence, donc le moyen le plus simple pour eux d’obtenir une couche de valence d’octet complète est de perdre ces deux électrons externes, en laissant la coque en dessous remplie à la place. Par exemple, lorsque le magnésium, qui a deux électrons de valence, se lie à l’oxygène, qui a six électrons de valence, l’atome d’oxygène gagne les deux électrons du magnésium pour remplir son octet. Cela forme le composé MgO, l’oxyde de magnésium.
Dans le tableau périodique, les éléments chimiques ayant la même configuration électronique de valence sont affichés dans le même groupe ou colonne verticale. Les membres de chaque groupe ont tendance à réagir chimiquement de la même manière en raison de leur nombre commun d’électrons de valence. Les éléments avec deux électrons de valence se trouvent dans le groupe 2 et comprennent le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium et le baryum. Certains métaux de transition, tels que le fer et le manganèse, peuvent également exister sous cette forme.
Les ions bivalents sont également souvent importants en chimie. Lorsqu’un atome perd ses deux électrons de valence mais ne se lie pas de manière covalente, il devient un ion ou un cation chargé positivement. De même, un atome qui gagne des électrons à partir de son état neutre est dit être un anion. Par exemple, le sulfure, un anion bivalent, a une charge négative de deux — il a deux électrons de plus que les protons. Le magnésium et le calcium, qui forment couramment des cations bivalents, ont chacun une charge positive de deux.
Les cations calcium et magnésium se trouvent souvent dans les eaux dures, eaux à forte teneur en minéraux. Ils jouent également un rôle majeur dans les processus biologiques. Les cations de calcium, par exemple, se lient aux protéines dans les cellules et agissent comme des messagers dans la transduction du signal – en d’autres termes, ils stimulent des événements au sein de la cellule. Ils sont également essentiels en tant que composant structurel des parois cellulaires végétales et dans l’activation de la contraction musculaire chez les animaux.